Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Stator für einen elektrischen Motor und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Stators. Der Motor kann insbesondere ein Linearmotor oder Planarmotor sein. Der Stator kann beispielsweise in einer Transportvorrichtung zum Transportieren von Gegenständen Verwendung finden.The present invention relates to a stator for an electric motor and a method for manufacturing such a stator. The motor may in particular be a linear motor or planar motor. The stator can be used for example in a transport device for transporting objects.
Transportvorrichtungen werden beispielsweise in Maschinen zur Herstellung eines Gegenstands verwendet. In derartigen Maschinen sind insbesondere Materialien zur Verwendung in dem Herstellungsprozess von einer Ladeposition zu mindestens einer Arbeitsstation, wie beispielsweise einer Behandlungskammer, und danach zu einer Abladeposition zu transportieren. Hierbei können Transportwagen Verwendung finden, welche entlang von festgelegten Wegen zwischen der Ladeposition, der Arbeitsstation und der Abladeposition geführt und bewegt werden. In manchen Fällen müssen die Transportwagen automatisch von der Abladeposition zurück zu der Ladeposition transportiert werden.Transport devices are used, for example, in machines for manufacturing an article. In such machines, in particular, materials for use in the manufacturing process are to be transported from a loading position to at least one work station, such as a treatment chamber, and then to an unloading position. In this case, trolleys can be used, which are guided and moved along predetermined paths between the loading position, the workstation and the unloading position. In some cases, the trolleys must be automatically transported from the unloading position back to the loading position.
Zur Optimierung des Prozesses muss der von den Transportwagen zurückzulegende Weg so kurz wie möglich sein. Der Grund dafür ist, dass die Länge des Weges auch die Kosten bestimmt, die zum Betrieb der Maschine und somit für den Transport in der Maschine erforderlich sind. Bei Änderung des Arbeitsablaufs in der Maschine muss auch der Weg optimiert werden, den die Transportwagen in der Maschine zurücklegen.To optimize the process, the distance traveled by the trolleys must be as short as possible. The reason for this is that the length of the path also determines the costs required for operating the machine and thus for transport in the machine. When changing the workflow in the machine, the way the trolleys travel in the machine must also be optimized.
Hierbei ist es insgesamt vorteilhaft, wenn die Transportwagen mit bis zu sechs Freiheitsgraden zwei- bis dreidimensional bewegt werden können. Zudem ist es in einigen Fällen vorteilhaft, wenn die Transportwagen variabel, das heißt mit flexibel änderbaren Wegen, bewegt werden können. Das heißt, die Transportwagen sollen entweder in einer Richtung und einer dazu senkrecht angeordneten Richtung bewegt werden können oder in einer XY-Ebene und einer dazu senkrecht angeordneten Z-Richtung sowohl linear oder translatorisch bewegt als auch gedreht oder rotiert oder geneigt werden können. Somit soll eine Bewegung der Transportwagen in zwei oder drei voneinander unabhängigen Richtungen translatorisch und gegebenenfalls um zwei oder drei voneinander unabhängige Achsen rotatorisch möglich sein. Hierbei sind alle denkbaren Anordnungen in einer Ebene umfasst. Neben einem Betrieb in der horizontalen Ebene ist es jedoch in manchen Fällen auch möglich, dass ein Betrieb in senkrechter Lage und „über Kopf” translatorisch und rotatorisch gefordert wird.It is altogether advantageous if the trolleys can be moved two to three dimensions with up to six degrees of freedom. In addition, it is advantageous in some cases if the trolley can be moved variably, that is, with flexibly changeable paths. That is, the trolley should be either in one direction and a direction perpendicular thereto can be moved or moved in an XY plane and a perpendicular Z-direction both linear or translationally as well as rotated or rotated or tilted. Thus, a movement of the trolley in two or three independent directions translationally and possibly be rotatory about two or three independent axes. Here, all imaginable arrangements are included in one level. In addition to operation in the horizontal plane, it is also possible in some cases that operation in a vertical position and "overhead" translational and rotational is required.
Eine Bewegung der Transportwagen mit bis zu sechs Freiheitsgraden im Raum ist beispielsweise mit einem Magnetschwebesystem möglich. Hier wird der Transportwagen durch Magnetkraft schwebend relativ zu einem feststehenden Stator bewegt. Der Stator und mindestens Teile des Transportwagens bilden somit je nach Ausgestaltung des Stators einen Linearmotor oder Planarmotor.A movement of the trolley with up to six degrees of freedom in space is possible, for example, with a magnetic levitation system. Here, the trolley is moved by magnetic force floating relative to a fixed stator. The stator and at least parts of the trolley thus form, depending on the configuration of the stator, a linear motor or planar motor.
Derzeit gibt es jedoch keine industrietaugliche Lösung von insbesondere einem Planarmotor, bei welchem Transportwagen, mittels z. B. Magnetkraft, über einen feststehenden Stator bewegt werden können, deren Statoren modular anreihbar sind und für welchen die zuvor genannten Anforderungen erfüllt werden können.At present, however, there is no industrietaugliche solution of particular a planar motor, in which trolley, by means of z. B. magnetic force can be moved over a fixed stator whose stators are modularly arranged and for which the aforementioned requirements can be met.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Stator für einen elektrischen Motor und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Stators bereitzustellen, mit welchen die zuvor genannten Probleme gelöst werden können. Insbesondere sollen ein Stator für einen elektrischen Motor und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Stators bereitgestellt werden, bei welchen der Stator kompakt und kostengünstig herstellbar ist.Therefore, it is an object of the present invention to provide a stator for an electric motor and a method for manufacturing such a stator, with which the aforementioned problems can be solved. In particular, a stator for an electric motor and a method for producing such a stator are to be provided, in which the stator is compact and inexpensive to produce.
Diese Aufgabe wird durch einen Stator für einen elektrischen Motor nach Anspruch 1 gelöst. Der Stator umfasst mindestens eine Spule, die von einer elektrischen Energieversorgung mit elektrischer Energie versorgbar ist, wobei die Spule mindestens zwei benachbarte Wicklungen aufweist, die jeweils aus einem ersten und zweiten Wicklungsstrang und einem ersten und zweiten Wicklungskopf gebildet sind, und wobei für die eine Wicklung der mindestens zwei benachbarten Wicklungen ein Teilstrang des ersten Wicklungskopfs und/oder ein Teilstrang des zweiten Wicklungskopfs in einer Wicklungslage angeordnet ist/sind, in welcher ein Teilstrang des ersten Wicklungsstrangs und ein Teilstrang des zweiten Wicklungsstrangs der zu der Wicklung benachbarten Wicklung der Spule angeordnet sind.This object is achieved by a stator for an electric motor according to claim 1. The stator comprises at least one coil, which is supplied with electrical energy from an electrical energy supply, wherein the coil has at least two adjacent windings, which are respectively formed from a first and second winding strand and a first and second winding head, and wherein for the one winding the at least two adjacent windings a sub-strand of the first winding head and / or a sub-strand of the second winding head is / are arranged in a winding layer in which a sub-strand of the first winding strand and a sub-strand of the second winding strand of the winding adjacent to the winding winding of the coil are arranged.
Bei dem zuvor beschriebenen Stator ist mindestens eine Spule mit einer verschachtelten Anordnung der Wicklungen vorgesehen. Dadurch kann der Stator, insbesondere bei einer Kombination von zwei Spulen, sehr kompakt aufgebaut werden. Zudem lässt sich der Stator mit mindestens einer derartigen Spule sehr kostengünstig herstellen.In the stator described above, at least one coil is provided with a nested arrangement of the windings. As a result, the stator, in particular in a combination of two coils, be constructed very compact. In addition, the stator can be produced very inexpensively with at least one such coil.
Mit dem zuvor beschriebenen Stator ist eine optimale Ausnutzung der Fläche als aktiver Teil möglich.With the stator described above, an optimal utilization of the surface as an active part is possible.
Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des Stators sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Advantageous further embodiments of the stator are specified in the dependent claims.
Vorzugsweise ist bei dem Stator die Spule symmetrisch aufgebaut, um ein optimales Feld auch in den Randbereichen des Stators zu ermöglichen. Preferably, in the stator, the coil is constructed symmetrically in order to allow an optimal field in the edge regions of the stator.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass bei dem Stator der erste und zweite Wicklungsstrang und der erste und zweite Wicklungskopf Teile einer Wicklung der Spule bilden und mindestens zwei Teile von einer Wicklung der Spule in verschiedenen Wicklungslagen angeordnet sind. Alternativ oder zusätzlich kann der Stator mindestens zwei Spulen aufweisen, bei welchen jeweils ein Wicklungskopf der einen Spule an einem Wicklungsstrang der anderen Spule angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann der erste Wicklungsstrang der mindestens einen Spule eine Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme mindestens eines Wicklungskopfs einer weiteren Spule aufweisen, die quer zu der mindestens einen Spule angeordnet ist.Alternatively or additionally, it is possible for the stator to form the first and second winding strand and the first and second winding head parts of a winding of the coil and at least two parts of a winding of the coil are arranged in different winding layers. Alternatively or additionally, the stator may have at least two coils, in each of which a winding head of a coil is arranged on a winding strand of the other coil. Alternatively or additionally, the first winding strand of the at least one coil may have a receiving device for receiving at least one winding head of a further coil, which is arranged transversely to the at least one coil.
Bevorzugt weisen die ersten Wicklungsstränge der Spule eine Anzahl von Aussparungen auf, die einer Anzahl von nebeneinander angeordneten Wicklungsköpfen von weiteren Spulen entspricht.Preferably, the first winding strands of the coil have a number of recesses, which corresponds to a number of adjacent winding heads of further coils.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Stator mindestens zwei weitere Spulen aufweisen, die quer zu der Spule angeordnet sind, so dass mindestens drei der Spulen des Stators in einer Ebene jeweils um einen vorbestimmten Winkel gegen zwei andere der mindestens drei Spulen versetzt sind, und kann die Anzahl der Wicklungen der in der Mitte der mindestens drei Spulen angeordneten Spule von den beiden außen angeordneten Spulen verschieden wählbar sein.According to an embodiment, the stator may comprise at least two further coils, which are arranged transversely to the coil, so that at least three of the coils of the stator are offset in one plane by a predetermined angle to two other of the at least three coils, and may the number the windings of the coil arranged in the middle of the at least three coils can be selected differently from the two coils arranged on the outside.
Vorzugsweise sind bei dem Stator die einzelnen Wicklungen einer Spule derart ausgestaltet, dass die mittlere Länge der Spulen des Stators gleich ist. Auch dadurch wird ein optimales Feld auch in den Randbereichen des Stators ermöglicht.Preferably, in the stator, the individual windings of a coil are designed such that the average length of the coils of the stator is the same. This also makes an optimal field possible even in the edge regions of the stator.
Bei dem zuvor beschriebenen Stator können mindestens drei Spulen als eine Spulenanordnung angeordnet sein, die Spulen für eine dreiphasige elektrische Energieversorgung aufweist, wobei alle ersten Wicklungsstränge der Spulenanordnung in einer Reihe nebeneinander angeordnet sind und alle zweiten Wicklungsstränge der Spulenanordnung in einer Reihe nebeneinander angeordnet sind, wobei zwischen dem ersten und zweiten Wicklungsstrang einer Spule jeweils ein Wicklungsstrang der anderen Spulen der Spulenanordnung angeordnet ist, und wobei die Wicklungsköpfe an einem Ende der Spulenanordnung derart benachbart zueinander angeordnet sind, dass die Wicklungsköpfe beabstandet voneinander und versetzt zueinander angeordnet sind.In the stator described above, at least three coils may be arranged as a coil arrangement having coils for a three-phase electrical power supply, wherein all first winding strands of the coil arrangement are arranged in a row next to one another and all second winding strands of the coil arrangement are arranged in a row next to one another a winding strand of the other coils of the coil arrangement is arranged in each case between the first and second winding strand of a coil, and wherein the winding heads are arranged adjacent to one another at one end of the coil arrangement such that the winding heads are spaced from each other and offset from one another.
Gemäß einer Ausführungsvariante kann für eine erste Wicklung einer Spule in einer ersten Richtung ein Teilstrang eines Wicklungskopfs in derselben Wicklungslage angeordnet sein wie ein erster und zweiter Teilstrang von Wicklungssträngen für eine erste Wicklung einer Spule in einer zweiten Richtung, und kann für eine erste Wicklung der Spule in der zweiten Richtung ein Teilstrang eines Wicklungskopfs in derselben Wicklungslage angeordnet sein wie ein erster und zweiter Teilstrang von Wicklungssträngen für eine erste Wicklung der Spule in der ersten Richtung.According to one embodiment, for a first winding of a coil in a first direction, a sub-strand of a winding head may be arranged in the same winding position as a first and second sub-strand of winding strands for a first winding of a coil in a second direction, and may be for a first winding of the coil in the second direction, a sub-strand of a winding head may be arranged in the same winding position as a first and second sub-strand of winding strands for a first winding of the coil in the first direction.
Es ist auch denkbar, dass der Stator mindestens zwei Spulenanordnungen aufweist, deren Wicklungsstränge oder Spulen quer zueinander angeordnet sind. Alternativ oder zusätzlich kann der Stator mindestens zwei Spulenanordnungen aufweisen, deren Wicklungsstränge oder Spulen nebeneinander angeordnet sind. Alternativ oder zusätzlich können die Spulen aus mindestens zwei aneinander gestapelten Leitungsplatinen aufgebaut sein.It is also conceivable that the stator has at least two coil arrangements whose winding strands or coils are arranged transversely to one another. Alternatively or additionally, the stator may have at least two coil arrangements whose winding strands or coils are arranged next to one another. Alternatively or additionally, the coils may be constructed of at least two stacked circuit boards.
Der zuvor beschriebene Stator kann Teil eines Motors zur Erzeugung einer translatorischen und/oder rotatorischen Bewegung sein. Der Motor kann zudem mindestens ein bewegbares Element aufweisen, das bei Anlegen eines elektrischen Stroms an den Stator mittels Magnetkraft relativ zu dem Stator bewegbar ist.The stator described above may be part of a motor for generating a translational and / or rotational movement. The motor may further comprise at least one movable element which is movable relative to the stator by applying an electric current to the stator by means of magnetic force.
Möglicherweise weist das mindestens eine bewegbare Element einen Magnet aus einem permanentmagnetischen oder ferromagnetischen Material auf. Alternativ oder zusätzlich kann das mindestens eine bewegbare Element berührungslos gegenüber dem Stator bewegbar sein. Alternativ oder zusätzlich weist der Stator mindestens eine Spulenanordnung zum Bewegen der bewegbaren Elemente in einer ersten Richtung und/oder mindestens eine Spulenanordnung zum Bewegen der bewegbaren Elemente in einer zweiten Richtung auf, die quer zu der ersten Richtung angeordnet ist.Possibly, the at least one movable element to a magnet made of a permanent magnetic or ferromagnetic material. Alternatively or additionally, the at least one movable element can be movable relative to the stator without contact. Alternatively or additionally, the stator has at least one coil arrangement for moving the movable elements in a first direction and / or at least one coil arrangement for moving the movable elements in a second direction, which is arranged transversely to the first direction.
Der zuvor beschriebene Motor kann Teil einer Transportvorrichtung sein, die zudem eine Steuereinrichtung zur Steuerung einer Bewegung des mindestens einen bewegbaren Elements relativ zu dem Stator aufweist, wobei die Steuereinrichtung zur Steuerung einer Bewegung von mindestens einem der bewegbaren Elemente mit sechs Freiheitsgraden ausgestaltet sein kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinrichtung zur Steuerung einer Bewegung von mindestens einem der bewegbaren Elemente in der Ebene durch Aktivieren oder Deaktivieren der einzelnen Spulen der mindestens einen Spulenanordnung ausgestaltet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinrichtung zur Steuerung einer Bewegung von mindestens einem der bewegbaren Elemente quer zur Ebene der Spulenanordnung durch Variation der Stärke der an die Spulen angelegten elektrischen Spannung ausgestaltet sein.The motor described above may be part of a transport device further comprising control means for controlling movement of the at least one movable member relative to the stator, the control means being adapted to control movement of at least one of the six-degree-of-freedom movable members. Alternatively or additionally, the control device may be designed to control a movement of at least one of the movable elements in the plane by activating or deactivating the individual coils of the at least one coil arrangement. Alternatively or additionally, the control device may be designed to control a movement of at least one of the movable elements transversely to the plane of the coil arrangement by varying the intensity of the electrical voltage applied to the coils.
Die zuvor genannte Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zum Herstellen eines Stators für einen elektrischen Motor nach Anspruch 12 gelöst, wobei der elektrische Motor mindestens eine Spule aufweist, die von einer elektrischen Energieversorgung mit elektrischer Energie versorgbar ist. Das Verfahren umfasst die Schritte: Aneinander Anordnen, für eine Spule, von mindestens zwei benachbarten Wicklungen, die jeweils aus einem ersten und zweiten Wicklungsstrang und einem ersten und zweiten Wicklungskopf gebildet sind, wobei für die eine Wicklung der mindestens zwei benachbarten Wicklungen ein Teilstrang des ersten Wicklungskopfs und/oder ein Teilstrang des zweiten Wicklungskopfs in einer Wicklungslage angeordnet wird/werden, in welcher ein Teilstrang des ersten Wicklungsstrangs und ein Teilstrang des zweiten Wicklungsstrangs der zu der Wicklung benachbarten Wicklung der Spule angeordnet werden. The above object is further achieved by a method for manufacturing a stator for an electric motor according to claim 12, wherein the electric motor has at least one coil which can be supplied with electrical energy from an electrical energy supply. The method comprises the steps of arranging, for a coil, at least two adjacent windings, which are each formed by a first and second winding strand and a first and second winding head, wherein for the one winding of the at least two adjacent windings, a sub-strand of the first Winding head and / or a sub-string of the second winding head is / are arranged in a winding layer, in which a sub-strand of the first winding strand and a sub-strand of the second winding strand of the winding adjacent to the winding of the coil are arranged.
Das Verfahren erzielt die gleichen Vorteile, wie sie zuvor in Bezug auf den Stator genannt sind.The method achieves the same advantages as previously mentioned with respect to the stator.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.Further possible implementations of the invention also include not explicitly mentioned combinations of features or embodiments described above or below with regard to the exemplary embodiments. The skilled person will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the invention.
Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:The invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawings and to exemplary embodiments. Show it:
1 eine schematische Ansicht einer Maschine mit einer Transportvorrichtung, die einen Stator für einen Linearmotor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel aufweist; 1 a schematic view of a machine with a transport device having a stator for a linear motor according to a first embodiment;
2 eine dreidimensionale schematische Ansicht einer Spule für den Stator gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel; 2 a three-dimensional schematic view of a coil for the stator according to the first embodiment;
3 eine auseinander gezogene schematische Darstellung einer Spule des Stators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel; 3 an exploded schematic view of a coil of the stator according to the first embodiment;
4 eine dreidimensionale schematische Ansicht einer Anordnung von zwei Spulen an beispielsweise einer Abbiegung für den Stator gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel; 4 a three-dimensional schematic view of an arrangement of two coils, for example, a turn for the stator according to the first embodiment;
5 eine auseinander gezogene schematische Darstellung einer Spule in X-Richtung und einer Spule in Y-Richtung für den Stator gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel; 5 an exploded schematic view of a coil in the X direction and a coil in the Y direction for the stator according to the first embodiment;
6 eine schematische Ansicht einer Maschine mit einer Transportvorrichtung, die einen Stator für einen Planarmotor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel aufweist; 6 a schematic view of a machine with a transport device having a stator for a planar motor according to a second embodiment;
7 eine schematische Teilansicht von Spulenanordnungen in X-Richtung für den Stator gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel; 7 a schematic partial view of coil assemblies in the X direction for the stator according to the second embodiment;
8 eine schematische Teilansicht einer Spulenanordnung in Y-Richtung für den Stator gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel; 8th a schematic partial view of a coil arrangement in the Y direction for the stator according to the second embodiment;
9 eine Teildraufsicht auf den Stator gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel; 9 a partial plan view of the stator according to the second embodiment;
10 eine Prinzipdarstellung für eine Verbindung der Lagen der Spulenanordnungen des Stators gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel; 10 a schematic diagram for a connection of the layers of the coil assemblies of the stator according to the second embodiment;
11 eine Prinzipdarstellung für eine Verschaltung der Spulen der Spulenanordnungen des Stators gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel; 11 a schematic diagram of an interconnection of the coils of the coil assemblies of the stator according to the second embodiment;
12 eine weitere Ansicht des Stators gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in einer auseinandergezogenen Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus der einzelnen Spulenanordnungen des Stators; 12 another view of the stator according to the second embodiment in an exploded view for illustrating the structure of the individual coil assemblies of the stator;
13 ein Detail der Ansicht von 12; und 13 a detail of the view of 12 ; and
14 eine dreidimensionale schematische Ansicht einer Anordnung von mindestens drei Spulen für den Stator gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. 14 a three-dimensional schematic view of an arrangement of at least three coils for the stator according to a third embodiment.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals, unless stated otherwise.
1 zeigt eine Maschine 1, die eine Transportvorrichtung 2 mit einem Motor 3 aufweist, der als Linearmotor ausgestaltet ist. Die Transportvorrichtung 2 kann in der Maschine 1 zum Transport von Gegenständen 5, wie Bauteile, Werkzeuge, Briefe, usw., Verwendung finden. Die Maschine 1 kann eine beliebige Maschine sein, die beispielsweise zum Herstellen eines Produkts 6 aus Bauteilen oder zum Durchführen eines Arbeitsverfahrens, wie die Wartung eines Gegenstands 5, usw., ausgestaltet ist. Das Herstellen kann durch Kombination von mindestens zwei gleichen oder verschiedenen Gegenständen 5 als Produkt 6 erfolgen. Es ist jedoch auch möglich, dass das Herstellen nur durch Behandeln oder Umformen der Gegenstände 5 erfolgt. Die Richtungen in der Maschine, in welchen die Transportvorrichtung 2 transportieren kann, sind in 1 mit einem kartesischen Koordinatensystem für die X-Richtung, Y-Richtung und Z-Richtung angegeben. Die X-Richtung, Y-Richtung und Z-Richtung sind jeweils quer zueinander angeordnet. 1 shows a machine 1 that is a transport device 2 with a motor 3 has, which is designed as a linear motor. The transport device 2 can in the machine 1 for transporting objects 5 , as components, tools, letters, etc., find use. The machine 1 can be any machine that is used, for example, to manufacture a product 6 from components or to perform a work process, such as the maintenance of an object 5 , etc., is designed. The manufacturing can be done by combining at least two identical or different objects 5 as a product 6 respectively. However, it is also possible that the manufacture only by treating or reshaping the objects 5 he follows. The directions in the machine in which the transport device 2 can transport are in 1 with a Cartesian coordinate system for the X- Direction, Y-direction and Z-direction indicated. The X-direction, Y-direction and Z-direction are each arranged transversely to each other.
In der Maschine 1 können die Gegenstände 5 mit Hilfe der Transportvorrichtung 2 zu verschiedenen Orten der Maschine 1 transportiert werden. Die verschiedenen Orte können, wie in 1 als Beispiel gezeigt, insbesondere eine Ladeposition 7 oder eine Abladeposition 8 für die Gegenstände 5 oder Produkte 6 sein oder auch eine Behandlungsstation 9 sein, bei welcher Bauteile als Gegenstände 5 behandelt werden oder zu dem Produkt 6 kombiniert oder umgeformt werden.In the machine 1 can the objects 5 with the help of the transport device 2 to different places of the machine 1 be transported. The different places can, as in 1 shown as an example, in particular a loading position 7 or an unloading position 8th for the objects 5 or products 6 his or even a treatment station 9 be, in which components as objects 5 be treated or to the product 6 combined or reshaped.
Die Transportvorrichtung 2 hat einen Stator 10 und bewegbare Elemente 20, die Transportwagen der Transportvorrichtung 2 für die Maschine 1 bilden. Die bewegbaren Elemente 20 dienen zum Transport der Gegenstände 5 und/oder Produkte 6 relativ zum Stator 10. Hierbei werden die bewegbaren Elemente 20 berührungslos oder schwebend relativ zum Stator 10 bewegt. Durch die Berührlosigkeit oder das Schweben ist ein „lautloser” Betrieb der Transportvorrichtung 2 gegeben. Es findet bei der Transportvorrichtung 2 auch keinerlei Abrieb statt. Hierfür hat der Stator 10 modular aneinander anreihbare Spulen, die in 2 noch genauer beschrieben sind.The transport device 2 has a stator 10 and movable elements 20 , the transport trolley of the transport device 2 for the machine 1 form. The movable elements 20 serve to transport the objects 5 and / or products 6 relative to the stator 10 , Here are the movable elements 20 non-contact or floating relative to the stator 10 emotional. Due to the lack of contact or floating is a "silent" operation of the transport device 2 given. It takes place at the transport device 2 also no abrasion. For this the stator has 10 modularly stackable coils, the in 2 are described in more detail.
Die bewegbaren Elemente 20 von 1 sind beispielsweise als Magnete ausgebildet oder weisen mindestens Magnete oder magnetisch wirkende Teile auf, die mit dem Stator 10 zusammenwirken können. Die Magnete können als Permanentmagnet ausgeführt sein. Alternativ oder zusätzlich kann mindestens einer der Magnete oder eines der magnetisch wirkenden Teile aus einem ferromagnetischen Material gebildet sein.The movable elements 20 from 1 For example, are formed as magnets or have at least magnets or magnetically acting parts, which are connected to the stator 10 can interact. The magnets can be designed as a permanent magnet. Alternatively or additionally, at least one of the magnets or one of the magnetically acting parts may be formed from a ferromagnetic material.
Die bewegbaren Elemente 20 können jedoch auch ohne Magnete realisiert sein. Das „Schweben” kann z. B. durch Luftkissen, die durch Auslässe im Stator realisiert sind, durch andere physikalische Effekte, wie beispielsweise Wirbelströme zum Erzeugen von Feldern im bewegten Element 20, realisiert werden. Die bewegbaren Elemente 20 können auch ohne Abstand direkt auf dem Stator 10 aufliegend gleiten.The movable elements 20 However, they can also be realized without magnets. The "floating" can z. B. by air bags, which are realized by outlets in the stator, by other physical effects, such as eddy currents for generating fields in the moving element 20 , will be realized. The movable elements 20 You can even without a gap directly on the stator 10 glide upright.
Hierbei sind alle denkbaren Anordnungen des Stators 10 und damit der bewegbaren Elemente 20 in einer Ebene umfasst. Neben einem Betrieb der bewegbaren Elemente 20 in der horizontalen Ebene ist es insbesondere in manchen Fällen auch möglich, dass ein Betrieb in senkrechter Lage und „über Kopf” translatorisch und rotatorisch realisiert wird.Here are all conceivable arrangements of the stator 10 and thus the movable elements 20 in one level. In addition to an operation of the movable elements 20 In the horizontal plane, it is also possible in some cases, in particular, for an operation to be realized in a vertical position and "overhead" in a translatory and rotational manner.
Die Transportvorrichtung 2 hat zudem eine Energieversorgungseinrichtung 30 und eine Steuereinrichtung 40. Die Energieversorgungseinrichtung 30 führt dem Stator 10 einen elektrischen Strom I zu, beziehungsweise legt an Spulen des Stators 10, die in Bezug auf 2 bis 12 genauer beschrieben sind, die Spannung U an, um den Strom I zu bewirken. Dadurch wird dem Stator elektrische Energie zugeführt.The transport device 2 also has a power supply device 30 and a controller 40 , The power supply device 30 leads the stator 10 an electric current I to, or applies to coils of the stator 10 in terms of 2 to 12 are described in more detail, the voltage U on to cause the current I. As a result, the stator is supplied with electrical energy.
Mit der Steuereinrichtung 40 von 1 wird die Funktion der Energieversorgungseinrichtung 30 zeitlich und bezüglich Energie gesteuert. Zudem steuert die Steuereinrichtung 40, an welche der Spulen des Stators 10 elektrische Spannung U angelegt wird. Zusätzlich kann die elektrische Steuereinrichtung 40 steuern, wie groß der Wert der elektrischen Spannung U ist, die an die einzelnen Spulen des Stators 10 angelegt wird. Dadurch wird auch die Größe oder der Wert des in den Spulen des Stators 10 fließenden elektrischen Stroms I bestimmt.With the control device 40 from 1 becomes the function of the power supply device 30 controlled in time and in terms of energy. In addition, the control device controls 40 , to which the coils of the stator 10 electrical voltage U is applied. In addition, the electrical control device 40 control how large the value of the voltage U is, which is applied to each coil of the stator 10 is created. This will also change the size or value of the coils in the stator 10 flowing electric current I determined.
Durch Kombinationen in der Ansteuerung der Spulen sind Bewegungen des bewegbaren Elements in alle Richtungen einschließlich Rotieren möglich.By combinations in the control of the coils movements of the movable element in all directions including rotation are possible.
Durch den durch die Spulen des Stators 10 fließenden elektrischen Strom I entsteht in Z-Richtung eine Magnetkraft FMZ, die auf die bewegbaren Elemente 20 wirkt und die bewegbaren Elemente 20 auf einen vorbestimmten Abstand zum Stator 10 in Z-Richtung anhebt. Es sind auch anziehende Magnetkräfte möglich, die einen Über-Kopf-Betrieb und/oder einen Betrieb in der Senkrechten ermöglichen. Jede mögliche Geometrie in der Gestaltung eines Gesamtstators ist möglich.By passing through the coils of the stator 10 flowing electric current I is generated in the Z direction, a magnetic force F MZ , which on the movable elements 20 acts and the movable elements 20 to a predetermined distance from the stator 10 in Z direction. Magnetic attractive forces are also possible which allow over-head operation and / or vertical operation. Any geometry in the design of a total stator is possible.
Die Größe oder der Wert der Magnetkraft FMZ, und damit die Bewegung der bewegbaren Elemente 20 in einer Richtung senkrecht zu der Ebene des Stators 10, verhält sich proportional zu der Größe oder dem Wert des elektrischen Stroms I, der in den Spulen des Stators 10 fließt. Dadurch kann die Bewegung der bewegbaren Elemente 20 in einer Z-Richtung senkrecht zu der XY-Ebene, in welcher der Stator 10 angeordnet ist, gesteuert werden.The size or value of the magnetic force F MZ , and thus the movement of the movable elements 20 in a direction perpendicular to the plane of the stator 10 , is proportional to the magnitude or value of the electric current I in the coils of the stator 10 flows. This allows the movement of the movable elements 20 in a Z direction perpendicular to the XY plane in which the stator 10 is arranged to be controlled.
Zudem werden die Spulen des Stators 10 derart angesteuert, dass sich die bewegbaren Elemente 20 mit einer Magnetkraft FM entlang des Stators 10 in X- oder Y-Richtung bewegen können. Demzufolge können die bewegbaren Elemente 20 mittels Magnetkraft relativ zum feststehenden Stator 10 in der Maschine 1 bewegt werden. Dadurch können auch die Gegenstände 5 oder Produkte 6 durch Magnetkraft in der Maschine 1 bewegt werden.In addition, the coils of the stator 10 controlled such that the movable elements 20 with a magnetic force F M along the stator 10 in the X or Y direction. As a result, the movable elements 20 by means of magnetic force relative to the stationary stator 10 in the machine 1 to be moved. This also allows the items 5 or products 6 by magnetic force in the machine 1 to be moved.
In 2 ist eine Ansicht einer Spule für den Stator 10 gezeigt. Bei dem Stator ist eine Vielzahl von Spulen 10 in einer Reihe in Y-Richtung hintereinander angeordnet. Die Spule 10 hat einen ersten Wicklungsstrang 101, einen zweiten Wicklungsstrang 102, einen ersten Wicklungskopf 103 und einen zweiten Wicklungskopf 1000. Der erste und zweite Wicklungskopf 103, 1000 sind jeweils an einem Ende der Wicklungsstränge 101, 102 angeordnet. Die Spule 101, 102, 103, 1000 hat mehrere aufeinandergestapelte Wicklungen.In 2 is a view of a coil for the stator 10 shown. The stator has a plurality of coils 10 arranged in a row in the Y direction one behind the other. The sink 10 has a first phase of winding 101 , a second winding strand 102 , a first winding head 103 and a second winding head 1000 , The first and second winding head 103 . 1000 are each at one end of the winding strands 101 . 102 arranged. The sink 101 . 102 . 103 . 1000 has several stacked windings.
Bei der in 2 als Beispiel gezeigten Spule hat jeder Wicklungsstrang 101, 102 eine größere Länge L1 als eine Breite L2. Außerdem hat jeder Wicklungskopf 103, 1000 eine größere Länge L2 als eine Breite B2. Darüber hinaus sind alle Wicklungsköpfe 103, 1000 der Spule nur etwas weniger als halb so breit wie ein Wicklungsstrang 101, 102 der Spule. Beispielsweise können die Wicklungsstränge 101, 102 jeweils eine Breite B1 von 4,50 mm haben. In diesem Fall haben die Wicklungsköpfe 103, 1000 jeweils eine Breite B2 von 2,00 mm. Es sind jedoch auch andere Wertepaarungen denkbar. Eine derartige Wahl der Größenverhältnisse ist für eine verschachtelte Anordnung der Spulen 10 in einer Ebene, wie beispielsweise der X- und Y-Richtung, vorteilhaft, wie später noch ausführlicher beschrieben.At the in 2 each coil shown as an example has each phase winding 101 . 102 a greater length L1 than a width L2. Besides, every winding head has 103 . 1000 a greater length L2 than a width B2. In addition, all winding heads 103 . 1000 the coil is only slightly less than half as wide as a winding strand 101 . 102 the coil. For example, the winding strands 101 . 102 each have a width B1 of 4.50 mm. In this case, the winding heads have 103 . 1000 each a width B2 of 2.00 mm. However, other pairs of values are also conceivable. Such a choice of size ratios is for a nested arrangement of the coils 10 in a plane such as the X and Y directions, as described later in more detail.
Ganz allgemein ist bei der Spule von 2 der jeweilige Wicklungskopf 103, 1000 optimal klein bei gleichzeitiger Beachtung der, insbesondere industriellen, Fertigbarkeit realisiert. Hierbei ist zusätzlich eine Verschachtelung von Wicklungen in X- und Y-Richtung ermöglicht, wie weiter unten in Bezug auf 4 und 5 näher erläutert.In general, the coil of 2 the respective winding head 103 . 1000 optimally small with simultaneous attention to, in particular industrial, manufacturability realized. In this case, an interleaving of windings in the X and Y directions is additionally made possible, as described below with respect to FIG 4 and 5 explained in more detail.
Außerdem ist die Anordnung der Spule von 2 vorteilhaft derart gewählt, dass die Spule Symmetrie aufweist. Somit sind die Wicklungsköpfe 103, 1000 symmetrisch. Außerdem sind die Wicklungsstränge 101, 102 symmetrisch. Durch den symmetrischen Aufbau der Spule kann ein optimales Feld auch in den Randbereichen der Spule ermöglicht werden.In addition, the arrangement of the coil of 2 advantageously chosen such that the coil has symmetry. Thus, the winding heads 103 . 1000 symmetrical. In addition, the winding strands 101 . 102 symmetrical. Due to the symmetrical construction of the coil, an optimal field can also be made possible in the edge regions of the coil.
Wie in 2 dargestellt, sind Teilstränge der Wicklungsköpfe 103, 1000 der Spule versetzt zueinander angeordnet. Anders ausgedrückt, alterniert die Position der Wicklungsköpfe 103, 1000. Dadurch kann im Mittel die gleiche Länge für alle Wicklungen insgesamt erreicht werden, wie auch aus 3 ersichtlich.As in 2 are partial strands of the winding heads 103 . 1000 the coil offset from each other. In other words, the position of the winding heads alternates 103 . 1000 , As a result, on average, the same length for all windings can be achieved in total, as well as out 3 seen.
Die Spule 101, 102, 103, 1000 von 2 kann insbesondere aus aneinander gestapelten Leitungsplatinen aufgebaut sein, auf welchen die Wicklungsstränge 101, 102 und Wicklungsköpfe 103, 1000 als Leiterbahnen ausgebildet sind. Dies geht aus 3 noch besser hervor, welche den Aufbau der Wicklungen der Spule von 2 veranschaulicht.The sink 101 . 102 . 103 . 1000 from 2 In particular, it can be constructed of stacked circuit boards on which the winding strands 101 . 102 and winding heads 103 . 1000 are formed as conductor tracks. This goes out 3 even better showing the structure of the windings of the coil of 2 illustrated.
Gemäß 3 beginnt die Wicklung der Spule 10 an der mit dem Pfeil A bezeichneten Position und endet an der mit dem Pfeil E bezeichneten Position. Demzufolge beginnt die Wicklung der Spule 10 mit einem ersten Teilstrang 1011 des ersten Wicklungsstrangs 101 der Spule, geht dann zu einem ersten Teilstrang 1031 des ersten Wicklungskopfes 103 weiter, führt anschließend zu einem ersten Teilstrang 1021 des zweiten Wicklungsstrangs 102 der Spule und danach zu einem ersten Teilstrang 1001 des zweiten Wicklungskopfes 1000 der Spule. Danach ist die erste Wicklung der Spule beendet.According to 3 begins the winding of the coil 10 at the position indicated by the arrow A and ends at the position indicated by the arrow E. As a result, the winding of the coil starts 10 with a first substring 1011 of the first phase winding 101 the coil, then goes to a first sub-string 1031 of the first winding head 103 Next, then leads to a first sub-string 1021 of the second winding strand 102 the coil and then to a first sub-string 1001 of the second winding head 1000 the coil. Thereafter, the first winding of the coil is completed.
Im Anschluss daran werden die weiteren Wicklungen der Spule gewickelt. Hierfür geht die Wicklung nach dem ersten Teilstrang 1001 des zweiten Wicklungskopfes 1000 der Spule zu einem zweiten Teilstrang 1012 des ersten Wicklungsstrangs 101 der Spule und dann zu einem zweiten Teilstrang 1032 des ersten Wicklungskopfes 103 weiter, führt anschließend zu einem zweiten Teilstrang 1022 des zweiten Wicklungsstrangs 102 der Spule und danach zu einem zweiten Teilstrang 1002 des zweiten Wicklungskopfes 1000 der Spule. Danach ist die zweite Wicklung der Spule beendet.Following this, the other windings of the coil are wound. For this, the winding goes to the first sub-string 1001 of the second winding head 1000 the coil to a second sub-string 1012 of the first phase winding 101 the coil and then to a second sub-string 1032 of the first winding head 103 Next, then leads to a second sub-string 1022 of the second winding strand 102 the coil and then to a second sub-string 1002 of the second winding head 1000 the coil. Thereafter, the second winding of the coil is completed.
Wie in 3 gezeigt, hat der erste Wicklungsstrang 101 der Spule noch einen dritten bis achten Teilstrang 1013 bis 1018. Der zweite Wicklungsstrang 102 der Spule hat noch einen dritten bis achten Teilstrang 1023 bis 1028. Der erste Wicklungskopf 103 der Spule hat noch einen dritten bis achten Teilstrang 1033 bis 1038. Und der zweite Wicklungskopf 1000 der Spule hat noch einen dritten bis achten Teilstrang 1003 bis 1008. Die Wicklung der Spule erfolgt für die dritte bis achte Wicklung entsprechend der vorangehenden Beschreibung für die erste und zweite Wicklung der Spule, wie in 3 veranschaulicht.As in 3 shown has the first winding strand 101 the coil still a third to eighth sub-string 1013 to 1018 , The second winding strand 102 The coil still has a third to eighth sub-string 1023 to 1028 , The first winding head 103 The coil still has a third to eighth sub-string 1033 to 1038 , And the second winding head 1000 The coil still has a third to eighth sub-string 1003 to 1008 , The winding of the coil is carried out for the third to eighth winding as described above for the first and second winding of the coil, as in FIG 3 illustrated.
Gemäß 3 sind die Teilstränge 1031 bis 1038 des ersten Wicklungskopfes 103 und die Teilstränge 1001 bis 1008 des zweiten Wicklungskopfes 1000 jeweils in einer anderen Wicklungslage angeordnet, als die Teilstränge 1011 bis 1018 des ersten Wicklungsstrangs 101 und die Teilstränge 1021 bis 1028 des zweiten Wicklungsstrangs 102. Ganz allgemein gesagt, ist bei der Spule von 3 jeweils ein Teilstrang der Wicklungsköpfe 103, 1000 für eine n-te Wicklung der Spule in derselben Lage angeordnet, wie die Teilstränge des ersten und zweiten Wicklungsstrangs 101, 102 für eine n + 1-te Wicklung der Spule, wobei n eine beliebige natürliche Zahl ist. Bei der Spule des Stators 10 sind demzufolge mindestens Teile einer Wicklung der Spule in verschiedenen Wicklungslagen oder benachbarten Wicklungslagen angeordnet.According to 3 are the partial strands 1031 to 1038 of the first winding head 103 and the partial strands 1001 to 1008 of the second winding head 1000 each arranged in a different winding position, as the sub-strands 1011 to 1018 of the first phase winding 101 and the partial strands 1021 to 1028 of the second winding strand 102 , Generally speaking, the coil of 3 in each case a sub-strand of the winding heads 103 . 1000 for an n-th winding of the coil arranged in the same position as the sub-strands of the first and second winding strand 101 . 102 for an n + 1th winding of the coil, where n is any natural number. At the coil of the stator 10 Accordingly, at least parts of a winding of the coil in different winding layers or adjacent winding layers are arranged.
Als Folge davon können die einzelnen Wicklungen der Spule mit Wicklungen einer weiteren Spule verzahnt oder verschachtelt werden, die quer, insbesondere senkrecht, zu der Spule von 3 angeordnet ist. Dies ist anhand von 4 und 5 genauer gezeigt.As a result, the individual windings of the coil can be interleaved or interleaved with coils of another coil, the transverse, in particular perpendicular, to the coil of 3 is arranged. This is based on 4 and 5 shown in more detail.
4 zeigt eine dreidimensionale Ansicht einer Spule in X-Richtung und einer Spule in Y-Richtung für den Stator 10 gemäß 1. „Spule in X-Richtung” bedeutet hier, dass die Spule in X-Richtung ausgerichtet ist. „Spule in Y-Richtung” bedeutet hier, dass die Spule in Y-Richtung ausgerichtet ist. Jedoch bewirken mehrere nebeneinander angeordnete „Spulen in X-Richtung” eine Bewegung der bewegbaren Elemente 20 von 6 in Y-Richtung. Mehrere nebeneinander angeordnete „Spulen in Y-Richtung” bewirken eine Bewegung der bewegbaren Elemente 20 von 6 in X-Richtung. 4 shows a three-dimensional view of a coil in the X direction and a coil in the Y direction for the stator 10 according to 1 , "Coil in the X direction" here means that the coil is aligned in the X direction. "Coil in the Y direction" here means that the coil is aligned in the Y direction. However, several juxtaposed "X direction coils" cause movement of the movable elements 20 from 6 in the Y direction. Several juxtaposed "Y-direction coils" cause movement of the movable elements 20 from 6 in X direction.
Gemäß 4 ist die Spule in X-Richtung identisch zu der in 2 gezeigten Spule aufgebaut. Hierbei hat in 4 die Spule in Y-Richtung einen ersten Wicklungsstrang 121, einen zweiten Wicklungsstrang 122, einen ersten Wicklungskopf 123 und einen zweiten Wicklungskopf 1200. Der erste und zweite Wicklungskopf 123, 1200 sind jeweils an einem Ende der Wicklungsstränge 121, 122 angeordnet.According to 4 is the coil in the X direction identical to the in 2 built coil shown. This has in 4 the coil in the Y direction a first phase winding 121 , a second winding strand 122 , a first winding head 123 and a second winding head 1200 , The first and second winding heads 123 . 1200 are each at one end of the winding strands 121 . 122 arranged.
Die Wickelköpfe der Spulen in X- und Y-Richtung sind dahingehend optimiert, dass die Gesamtwicklungslänge einer Spule, also die Summe der Länge aller Teilstränge der ersten und zweiten Wicklungsstränge und der Teilstränge der ersten und zweiten Wicklungsköpfe, für jede Spule des Stators 10 die gleiche Länge aufweist.The winding heads of the coils in the X and Y directions are optimized such that the total winding length of a coil, ie the sum of the length of all sub-strands of the first and second winding strands and the sub-strands of the first and second winding heads, for each coil of the stator 10 has the same length.
Somit hat der Stator 10 in einer speziellen Ausgestaltung mindestens zwei Spulen, bei welchen jeweils ein Wicklungskopf 103, 123 der einen Spule an einem Wicklungsstrang 122, 101 der anderen Spule angeordnet ist. Hierbei kann der erste Wicklungsstrang 101, 121 der Spulen vorzugsweise jeweils zur Aufnahme des Wicklungskopfs der anderen Spule ausgespart sein, um eine besonders kompakte Anordnung der Spulen zu erzielen und die Wickelkopfanteil sehr kompakt zu gestalten. In anderen Worten, der erste Wicklungsstrang 101, 121 der Spulen kann bei Bedarf jeweils mit einer Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme des Wicklungskopfs der anderen Spule versehen sein, wie später noch in Bezug auf 7 bis 9 und 14 und 15 für das zweite Ausführungsbeispiel genauer beschrieben.Thus, the stator has 10 in a specific embodiment, at least two coils, in each case a winding head 103 . 123 a coil on a winding strand 122 . 101 the other coil is arranged. Here, the first phase winding 101 . 121 the coils preferably be recessed in each case for receiving the winding head of the other coil in order to achieve a particularly compact arrangement of the coils and to make the winding winding share very compact. In other words, the first phase of the winding 101 . 121 If necessary, the coils can each be provided with a receiving device for receiving the winding head of the other coil, as will be described later on 7 to 9 and 14 and 15 for the second embodiment described in more detail.
Auch die Spule in Y-Richtung kann insbesondere aus aneinander gestapelten Leitungsplatinen aufgebaut sein, wie aus 5 noch besser hervorgeht.Also, the coil in the Y direction may be constructed in particular of stacked line boards, as seen from 5 even better.
Auch in 5 ist auf der rechten Seite eine Spule in X-Richtung und auf der linken Seite eine Spule in Y-Richtung gezeigt. Die Wicklung der Spule in X-Richtung beginnt an der mit dem Pfeil AX bezeichneten Stelle und endet an der mit dem Pfeil EX bezeichneten Stelle. Die Wicklung der Spule in Y-Richtung beginnt an der mit dem Pfeil AY bezeichneten Stelle und endet an der mit dem Pfeil EY bezeichneten Stelle.Also in 5 On the right side is a coil in the X direction and on the left side a coil in the Y direction is shown. The winding of the coil in the X direction starts at the point indicated by the arrow AX and ends at the point designated by the arrow EX. The winding of the coil in the Y direction starts at the point indicated by the arrow AY and ends at the point indicated by the arrow EY.
Gemäß der speziellen Variante von 5 sind die Spule in X-Richtung und die Spule in Y-Richtung derart verzahnt oder verschachtelt, dass die ersten Teilstränge 1011, 1021 des ersten und zweiten Wicklungsstrangs 101, 102 der Spule in X-Richtung als oberste Wicklungslage angeordnet ist. In dieser obersten Wicklungslage befindet sich jedoch auch ein erster Teilstrang 1231 des ersten Wicklungskopfs 123 der Spule in Y-Richtung von 4. Demzufolge sind bei der Spule in Y-Richtung die Teilstränge 1231 bis 1238 des ersten Wicklungsköpfe 123 immer in der Wicklungslage oberhalb der Teilstränge 1211 bis 1218, 1221 bis 1228 des ersten und zweiten Wicklungsstrangs 121, 122 angeordnet. Dagegen sind die Teilstränge des zweiten Wicklungskopfes 1200 jeweils in der Wicklungslage unterhalb der Teilstränge des ersten und zweiten Wicklungsstrangs 121, 122 angeordnet.According to the special variant of 5 the coil in the X direction and the coil in the Y direction are interleaved or interleaved such that the first sub-strands 1011 . 1021 the first and second winding strand 101 . 102 the coil is arranged in the X direction as the uppermost winding layer. In this uppermost winding layer, however, there is also a first sub-strand 1231 of the first winding head 123 the coil in the Y direction of 4 , Consequently, in the case of the coil in the Y direction, the partial strands are 1231 to 1238 of the first winding heads 123 always in the winding position above the partial strands 1211 to 1218 . 1221 to 1228 the first and second winding strand 121 . 122 arranged. By contrast, the partial strands of the second winding head 1200 each in the winding position below the sub-strands of the first and second winding strand 121 . 122 arranged.
Es ist jedoch alternativ auch möglich, die Spule in X-Richtung und die Spule in Y-Richtung in genau umgekehrter Reihenfolge zu verzahnen oder verschachteln als in 5 dargestellt und zuvor beschrieben.However, it is alternatively possible to interlock or nest the coil in the X direction and the coil in the Y direction in exactly the reverse order than in FIG 5 shown and described above.
Demzufolge ist bei der Darstellung von 5 der erste Teilstrang 1001 des Wicklungskopfs 1000 für die erste Wicklung der Spule in X-Richtung in derselben Wicklungslage angeordnet wie ein erster und zweiter Teilstrang 1211 und 1221 der Wicklungsstränge 121, 122 für die erste Wicklung der Spule in Y-Richtung. Die einzelnen Wicklungen der einzelnen Spulen sind jeweils zueinander benachbarte Wicklungen. Außerdem sind die erste Wicklung der Spule in X-Richtung und die erste Wicklung der Spule in Y-Richtung zueinander benachbarte Wicklungen. Dasselbe gilt analog für die weiteren Wicklungen der Spulen von 5.Consequently, in the presentation of 5 the first sub-string 1001 of the winding head 1000 for the first winding of the coil in the X direction in the same winding layer arranged as a first and second sub-string 1211 and 1221 the winding strands 121 . 122 for the first winding of the coil in the Y direction. The individual windings of the individual coils are mutually adjacent windings. In addition, the first winding of the coil in the X direction and the first winding of the coil in the Y direction are adjacent to each other windings. The same applies analogously to the other windings of the coils of 5 ,
Ganz allgemein gesagt gilt, dass jeweils ein Teilstrang mindestens eines Wicklungskopfs 103, 1000, 1200 für eine n-te Wicklung einer Spule in derselben Lage angeordnet ist, wie die Teilstränge des ersten und zweiten Wicklungsstrangs 101, 102, 1211, 1221 für eine benachbarte Wicklung der Spule, wobei n eine beliebige natürliche Zahl ist. Außerdem ist bei der Anordnung von 5 jeweils mindestens ein n-ter Teilstrang von Wicklungsköpfen 103, 1000, 1200 für eine n-te Wicklung einer Spule in einer ersten Richtung, beispielsweise der X-Richtung, in derselben Wicklungslage angeordnet, wie ein erster und zweiter Wicklungsstrang 1211, 1212, 101, 102 für eine n-te Wicklung einer Spule in einer zweiten Richtung, beispielsweise der Y-Richtung, wobei n eine beliebige natürliche Zahl ist. Außerdem gilt, dass ein n-ter Teilstrang eines Wicklungskopfs 123 für eine n-te Wicklung der Spule in der zweiten Richtung, beispielsweise der Y-Richtung, in derselben Wicklungslage angeordnet ist, wie ein erster und zweiter Wicklungsstrang 101, 102 für eine n-te Wicklung einer Spule in einer ersten Richtung, beispielsweise der X-Richtung, wobei n eine beliebige natürliche Zahl ist. Somit gilt für die Spule in der zweiten Richtung, beispielsweise der Y-Richtung, dass für eine n-te Wicklung die Teilstränge der Wicklungsköpfe 123, 1200 in zwei Wicklungslagen angeordnet sind, die benachbart zu der n-ten Wicklung angeordnet sind, wobei n eine beliebige natürliche Zahl ist. Diese vier Regeln gelten für zwei beliebige voneinander verschiedene Richtungen, die vorzugsweise senkrecht zueinander angeordnet sind.Generally speaking, that means in each case a sub-string of at least one winding head 103 . 1000 . 1200 is arranged for an n-th winding of a coil in the same position, as the sub-strands of the first and second winding strand 101 . 102 . 1211 . 1221 for an adjacent winding of the coil, where n is any natural number. In addition, in the arrangement of 5 in each case at least one nth substrand of winding heads 103 . 1000 . 1200 for an nth winding of a coil in a first direction, for example, the X direction, in the same winding layer as a first and second winding line 1211 . 1212 . 101 . 102 for an nth winding of a coil in a second direction, for example the Y direction, where n is any natural number. In addition, it holds that an n-th sub-string of a winding head 123 for an nth winding of the coil in the second direction, for example, the Y-direction is arranged in the same winding position, as a first and second winding strand 101 . 102 for an nth winding of a coil in a first direction, for example the X direction, where n is any natural number. Thus, for the coil in the second direction, for example, the Y-direction, that for an n-th winding, the sub-strands of the winding heads 123 . 1200 are arranged in two winding layers, which are arranged adjacent to the n-th winding, where n is an arbitrary natural number. These four rules apply to any two mutually different directions, which are preferably arranged perpendicular to each other.
Somit gilt, wie bereits in Bezug auf 3 erwähnt, dass bei den Spulen des Stators 10 mindestens Teile einer Wicklung der Spule in verschiedenen Wicklungslagen oder benachbarten Wicklungslagen angeordnet sind.Thus, as already stated in relation to 3 mentions that at the coils of the stator 10 at least parts of a winding of the coil in different winding layers or adjacent winding layers are arranged.
Bei einem Verfahren zur Herstellung der Anordnung von Spulen, wie in 2 bis 5 gezeigt, können die Spulen mittels mehrlagiger Leitungsplatinen, die mit Verbindungselementen 1031, 1231, wie beispielsweise Durchkontakierungen in der Leiterplatte, elektrisch leitend verbunden sind, hergestellt werden. Die Leitungsplatinen können aufeinandergestapelt und dann miteinander elektrisch verbunden werden, so dass sich eine Anordnung ergibt, wie in 2 bis 5 dargestellt und zuvor beschrieben.In a method of manufacturing the array of coils, as in 2 to 5 Shown, the coils can be made by means of multi-layered circuit boards, with connecting elements 1031 . 1231 in which, for example, through-contacts in the printed circuit board are electrically conductively connected. The circuit boards can be stacked and then electrically connected together to form an array, as in FIG 2 to 5 shown and described above.
Auf diese Weise kann eine sehr kompakte Anordnung der Spulen des Stators 10 erreicht werden. Noch dazu ist die kompakte Anordnung der Spulen des Stators 10 so gestaltet, dass sie mit einem industriellen Fertigungsprozess einfach herstellbar ist.In this way, a very compact arrangement of the coils of the stator 10 be achieved. In addition, the compact arrangement of the coils of the stator 10 designed so that it is easy to produce with an industrial manufacturing process.
6 zeigt eine Maschine 1A, die eine Transportvorrichtung 2A mit einem Motor 4 aufweist, der als Planarmotor ausgestaltet ist. Die Maschine 1A und die Transportvorrichtung 2A sind in weiten Teilen auf die gleiche Weise ausgeführt, wie in Bezug auf die Maschine 1 und die Transportvorrichtung 2 des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben. Daher werden nachfolgend nur die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen beschrieben. 6 shows a machine 1A that is a transport device 2A with a motor 4 has, which is designed as a planar motor. The machine 1A and the transport device 2A are performed in much the same way as in relation to the machine 1 and the transport device 2 of the first embodiment. Therefore, only the differences between the embodiments will be described below.
Gemäß 6 ist ein Stator 15 des Motors 4 in der XY-Ebene aufgespannt. Dadurch können die bewegbaren Elemente 20 über den Stator 15 in allen Richtungen x, y, z sowohl linear oder translatorisch bewegt als auch gedreht oder rotiert oder geneigt werden. Demzufolge ist mit dem Stator 15 eine Bewegung für die bewegbaren Elemente 20 mit sechs Freiheitsgraden möglich.According to 6 is a stator 15 of the motor 4 spanned in the XY plane. This allows the movable elements 20 over the stator 15 be moved in all directions x, y, z both linear or translational as well as rotated or rotated or tilted. Consequently, with the stator 15 a movement for the movable elements 20 possible with six degrees of freedom.
7 zeigt einen Teil der Ausgestaltung des Stators 15 für die XY-Ebene genauer. Genauer gesagt, sind in 7 Spulenanordnungen 100, 110 für Spulen in X-Richtung detaillierter dargestellt. Die Spulenanordnungen 100, 110 haben jeweils 3 Spulen für eine dreiphasige elektrische Energieversorgung, wie nachfolgend noch genauer beschrieben. Die Spulenanordnung 100 hat, wie die Spule bei dem ersten Ausführungsbeispiel, einen ersten Wicklungsstrang 101, einen zweiten Wicklungsstrang 102 und einen ersten Wicklungskopf 103. Der zweite Wicklungskopf am anderen Ende des ersten und zweiten Wicklungsstrangs 101, 102 ist in 7 nicht dargestellt. Der erste und zweite Wicklungsstrang 101, 102 und der Wicklungskopf 103 mit dem nicht dargestellten Wicklungskopf bilden eine erste Spule der Spulenanordnung 100. 7 shows a part of the configuration of the stator 15 more accurate for the XY plane. More specifically, are in 7 coil assemblies 100 . 110 for coils in the X direction shown in more detail. The coil arrangements 100 . 110 each have 3 coils for a three-phase electrical power supply, as described in more detail below. The coil arrangement 100 has, like the coil in the first embodiment, a first phase winding 101 , a second winding strand 102 and a first winding head 103 , The second winding head at the other end of the first and second winding strands 101 . 102 is in 7 not shown. The first and second winding strand 101 . 102 and the winding head 103 with the winding head, not shown, form a first coil of the coil assembly 100 ,
Zudem hat die Spulenanordnung 100 eine zweite Spule mit einem ersten Wicklungsstrang 104, einem zweiten Wicklungsstrang 105 und einem ersten Wicklungskopf 106, wobei ein zweiter Wicklungskopf am anderen Ende der Spule ebenfalls in 7 nicht dargestellt ist.In addition, the coil arrangement has 100 a second coil with a first winding strand 104 , a second winding strand 105 and a first winding head 106 , wherein a second winding head at the other end of the coil also in 7 not shown.
Darüber hinaus hat die Spulenanordnung 100 eine dritte Spule mit einem ersten Wicklungsstrang 107, einem zweiten Wicklungsstrang 108 und einem ersten Wicklungskopf 109 sowie einem zweiten nicht dargestellten Wicklungskopf.In addition, the coil arrangement has 100 a third coil with a first winding strand 107 , a second winding strand 108 and a first winding head 109 and a second winding head, not shown.
Auch die Wickelköpfe 103, 106, 109 der Spulen der Spulenanordnungen 100 sind dahingehend optimiert, dass die Gesamtwicklungslänge einer Spule für jede Spule der Spulenanordnung 100 die gleiche Länge aufweist.Also the winding heads 103 . 106 . 109 the coils of the coil arrangements 100 are optimized so that the total winding length of a coil for each coil of the coil assembly 100 has the same length.
Der erste Wicklungsstrang 101 hat eine Aufnahmeeinrichtung, die aus einer ersten und zweiten Aussparung 101A, 101B und einem dazwischen angeordneten Steg 101C gebildet ist. In die Aussparungen 101A, 101B der Aufnahmeeinrichtung können jeweils Wicklungsköpfe einer weiteren Spulenanordnung 120 aufgenommen werden, die in 8 gezeigt ist.The first winding strand 101 has a receiving device consisting of a first and second recess 101A . 101B and a bridge in between 101C is formed. In the recesses 101A . 101B The receiving device can each winding heads of another coil assembly 120 be included in 8th is shown.
Wie außerdem aus 7 ersichtlich, ist der Wicklungskopf 103 mit Verbindungselementen 1031, die beispielsweise als mindestens einer Durchkontaktierung ausgeführt sein können, mit dem ersten Wicklungsstrang 101 und dem zweiten Wicklungsstrang 102 verbunden, beispielsweise mittels Durchkontaktieren, usw.. Die Wicklungsköpfe 106, 109 der zweiten und dritten Spule sind in gleicher Weise mit den Wicklungssträngen 104, 105, 107, 108 der zweiten und dritten Spule verbunden, auch wenn die hierfür vorhandenen Verbindungselemente in 7 der Übersichtlichkeit halber nicht mit Bezugszeichen versehen ist.As well as out 7 can be seen, is the winding head 103 with fasteners 1031 , which may for example be designed as at least one via, with the first winding strand 101 and the second winding strand 102 connected, for example by means of through-hole, etc .. The winding heads 106 . 109 the second and third coils are in the same way with the winding strands 104 . 105 . 107 . 108 the second and third coil connected, even if the existing connecting elements in 7 for the sake of clarity is not provided with reference numerals.
Die zweite Spulenanordnung 110 in 7 hat eine erste Spule mit einem ersten Wicklungsstrang 111, einem zweiten Wicklungsstrang 112 und einem ersten Wicklungskopf 113 an Ihrem ersten Ende sowie einen ebenso in 2 nicht dargestellten zweiten Wicklungskopf an Ihrem anderen Ende.The second coil arrangement 110 in 7 has a first coil with a first phase winding 111 , a second winding strand 112 and one first winding head 113 at your first end as well as one in 2 not shown second winding head at the other end.
Zudem hat die Spulenanordnung 110 für eine zweite Spule einen ersten Wicklungsstrang 114, einen zweiten Wicklungsstrang 115, einen ersten Wicklungskopf 116 und einen ebenfalls nicht dargestellten zweiten Wicklungskopf am anderen Ende der zweiten Spule.In addition, the coil arrangement has 110 for a second coil, a first winding strand 114 , a second winding strand 115 , a first winding head 116 and a second winding head, also not shown, at the other end of the second coil.
Darüber hinaus hat die Spulenanordnung 110 in 7 eine dritte Spule mit einem ersten Wicklungsstrang 117, einem zweiten Wicklungsstrang 118, einem Wicklungskopf 119 an einem Ende der dritten Spule der Spulenanordnung 110 sowie einen ebenfalls nicht dargestellten zweiten Wicklungskopf am anderen Ende der dritten Spule.In addition, the coil arrangement has 110 in 7 a third coil with a first winding strand 117 , a second winding strand 118 , a winding head 119 at one end of the third coil of the coil assembly 110 and a second winding head, also not shown, at the other end of the third coil.
Auch die Wickelköpfe 113, 116, 119 der Spulen der Spulenanordnungen 110 sind dahingehend optimiert, dass die Gesamtwicklungslänge einer Spule für jede Spule der Spulenanordnung 110 die gleiche Länge aufweist.Also the winding heads 113 . 116 . 119 the coils of the coil arrangements 110 are optimized so that the total winding length of a coil for each coil of the coil assembly 110 has the same length.
Die einzelnen Spulen der Spulenanordnungen 100, 110 sind jeweils gleich aufgebaut.The individual coils of the coil arrangements 100 . 110 each have the same structure.
Wie in 7 dargestellt, sind die Wicklungsköpfe 103, 106, 109 der ersten Spulenanordnung 100 versetzt zueinander angeordnet. Zudem sind die Wicklungsköpfe 103, 106, 109 beabstandet voneinander angeordnet. Außerdem sind die Wicklungsköpfe 113, 116, 119 der zweiten Spulenanordnung 110 versetzt zueinander angeordnet. Zudem sind die Wicklungsköpfe 113, 116, 119 beabstandet voneinander angeordnet. Der Grund für diese versetzte und beabstandete Anordnung wird später anhand der Beschreibung von 9 deutlicher.As in 7 shown are the winding heads 103 . 106 . 109 the first coil arrangement 100 staggered to each other. In addition, the winding heads 103 . 106 . 109 spaced apart from each other. In addition, the winding heads 113 . 116 . 119 the second coil arrangement 110 staggered to each other. In addition, the winding heads 113 . 116 . 119 spaced apart from each other. The reason for this staggered and spaced arrangement will be described later with reference to the description of FIG 9 more clear.
In 7 sind bei der Spulenanordnung 100 alle ersten Wicklungsstränge 101, 104, 107 in der genannten Reihenfolge direkt nebeneinander angeordnet. Außerdem sind die zweiten Wicklungsstränge 102, 105, 108 in der genannten Reihenfolge direkt nebeneinander angeordnet. Außerdem sind die ersten Wicklungsstränge 101, 104, 107 in der genannten Reihenfolge nebeneinander in Y-Richtung angeordnet. Die Wicklungsköpfe 103, 106, 109 der ersten Spulenanordnung 100 sind jeweils quer, insbesondere senkrecht, zu den ersten und zweiten Wicklungssträngen 101, 104, 107, 102, 105, 108 angeordnet.In 7 are in the coil arrangement 100 all first phase windings 101 . 104 . 107 arranged in the order mentioned directly next to each other. In addition, the second winding strands 102 . 105 . 108 arranged in the order mentioned directly next to each other. In addition, the first winding strands 101 . 104 . 107 arranged side by side in the Y-direction in the order named. The winding heads 103 . 106 . 109 the first coil arrangement 100 are each transverse, in particular perpendicular, to the first and second winding strands 101 . 104 . 107 . 102 . 105 . 108 arranged.
Hierbei sind die ersten Wicklungsstränge 104, 107 der zweiten und dritten Spule der Spulenanordnung 100 in der ersten Spule 101 angeordnet. In der zweiten Spule sind zwischen deren ersten Wicklungsstrang 104 und deren zweiten Wicklungsstrang 105 der erste Wicklungsstrang 107 der dritten Spule und der zweite Wicklungsstrang 102 der ersten Spule angeordnet. In der dritten Spule sind zwischen deren erstem Wicklungsstrang 107 und deren zweitem Wicklungsstrang 108 der zweite Wicklungsstrang 102 der ersten Spule und der zweite Wicklungsstrang 105 der zweiten Spule angeordnet.Here are the first winding strands 104 . 107 the second and third coil of the coil assembly 100 in the first coil 101 arranged. In the second coil are between the first winding strand 104 and its second winding strand 105 the first winding strand 107 the third coil and the second winding strand 102 the first coil arranged. In the third coil are between the first winding strand 107 and its second winding strand 108 the second winding strand 102 the first coil and the second winding strand 105 the second coil arranged.
Insgesamt ist der Abstand der Spulen der Spulenanordnung 100 den physikalischen Gegebenheiten des bewegten Elements 20, beispielsweise der darin angebrachten Anordnung von Magneten, angepasst.Overall, the distance between the coils of the coil assembly 100 the physical conditions of the moving element 20 , For example, the arrangement of magnets mounted therein adapted.
Die zweite Spulenanordnung 110 ist in gleicher Weise wie die erste Spulenanordnung 100 aufgebaut. Demzufolge sind auch hier die ersten Wicklungsstränge 111, 114, 117 in der genannten Reihenfolge direkt nebeneinander angeordnet. Außerdem sind die zweiten Wicklungsstränge 112, 115, 118 in der genannten Reihenfolge direkt nebeneinander angeordnet. Noch dazu sind die jeweiligen Wicklungsstränge 114, 117 der zweiten und dritten Spule in der ersten Spule angeordnet, sind die Wicklungsstränge 117, 112 der dritten und ersten Spule in der zweiten Spule angeordnet und sind die Wicklungsstränge 112, 115 der ersten und zweiten Spule in der dritten Spule angeordnet.The second coil arrangement 110 is the same as the first coil arrangement 100 built up. Consequently, here are the first winding strands 111 . 114 . 117 arranged in the order mentioned directly next to each other. In addition, the second winding strands 112 . 115 . 118 arranged in the order mentioned directly next to each other. In addition, the respective winding strands are 114 . 117 the second and third coils are arranged in the first coil, the winding strands 117 . 112 the third and first coils are arranged in the second coil and are the winding strands 112 . 115 the first and second coil disposed in the third coil.
In 7 sind die erste Spulenanordnung 100 und die zweite Spulenanordnung 110 direkt nebeneinander angeordnet. Hierbei sind die Wicklungsköpfe 103, 106, 109 der ersten Spulenanordnung jeweils an denselben Positionen in X-Richtung angeordnet, wie die Wicklungsköpfe 113, 116, 119 der zweiten Wicklungsanordnung 110.In 7 are the first coil arrangement 100 and the second coil assembly 110 arranged directly next to each other. Here are the winding heads 103 . 106 . 109 the first coil arrangement are each arranged at the same positions in the X direction as the winding heads 113 . 116 . 119 the second winding arrangement 110 ,
Im Unterschied zur ersten Spulenanordnung 100 hat die zweite Spulenanordnung 110 in 7 keine Aufnahmeeinrichtung mit Aussparungen und einem Steg wie als Beispiel für die erste Spule an deren ersten Wicklungsstrang 101 dargestellt. Somit können in der Spulenanordnung 100 Wicklungsköpfe einer weiteren Spulenanordnung aufgenommen werden, die in Y-Richtung orientiert ist. Im Unterschied dazu kann die zweite Spulenanordnung 110 keine weiteren Wicklungsköpfe einer weiteren Spulenanordnung aufnehmen. Demzufolge bildet die erste Spulenanordnung 100 von 7 eine Spulenanordnung für den Rand oder Abschluss des Stators 15. Dagegen bildet die zweite Spulenanordnung 110 von 7 eine Spulenanordnung, die zwischen den Rändern des Stators 15 angeordnet werden kann.In contrast to the first coil arrangement 100 has the second coil arrangement 110 in 7 no receiving device with recesses and a web as an example of the first coil at the first winding strand 101 shown. Thus, in the coil assembly 100 Winding heads of another coil assembly are taken, which is oriented in the Y direction. In contrast, the second coil arrangement 110 do not pick up any other winding heads of another coil arrangement. As a result, the first coil arrangement forms 100 from 7 a coil arrangement for the edge or termination of the stator 15 , In contrast, the second coil arrangement forms 110 from 7 a coil arrangement disposed between the edges of the stator 15 can be arranged.
8 zeigt eine erste Spulenanordnung in Y-Richtung. Die erste Spulenanordnung 120 hat einen ersten Wicklungsstrang 121, einen zweiten Wicklungsstrang 122, einen ersten Wicklungskopf 123 und einen zweiten, nicht dargestellten, Wicklungskopf am anderen Ende der ersten Spule. Die zweite Spule der ersten Wicklungsanordnung 120 hat einen ersten Wicklungsstrang 124, einen zweiten Wicklungsstrang 125, einen ersten Wicklungskopf 126 und einen zweiten Wicklungskopf, der in 3 ebenfalls nicht dargestellt ist. Die dritte Spule der Wicklungsanordnung 120 hat einen ersten Wicklungsstrang 127, einen zweiten Wicklungsstrang 128, einen ersten Wicklungskopf 129 und einen zweiten Wicklungskopf, der ebenfalls in 8 nicht dargestellt ist. 8th shows a first coil arrangement in the Y direction. The first coil arrangement 120 has a first phase of winding 121 , a second winding strand 122 , a first winding head 123 and a second, not shown, winding head at the other end of the first coil. The second coil of the first winding arrangement 120 has a first phase of winding 124 , a second winding phase 125 , a first winding head 126 and a second winding head, which in 3 also not shown. The third coil of the winding arrangement 120 has a first phase of winding 127 , a second winding strand 128 , a first winding head 129 and a second winding head, also in 8th not shown.
Auch die Wickelköpfe 123, 126, 129 der Spulen der Spulenanordnungen 120 sind dahingehend optimiert, dass die Gesamtwicklungslänge einer Spule für jede Spule der Spulenanordnung 120 die gleiche Länge aufweist.Also the winding heads 123 . 126 . 129 the coils of the coil arrangements 120 are optimized so that the total winding length of a coil for each coil of the coil assembly 120 has the same length.
Der erste Wicklungsstrang 121 der ersten Spule hat eine Aufnahmeeinrichtung mit einer ersten Aussparung 121A, einer zweiten Aussparung 121B und einem Steg 121C, der zwischen den beiden Aussparungen 121A, 121B angeordnet ist. Die Aussparungen 121A, 121B sind derart bemessen, dass in sie einen der Wicklungsköpfe 103 oder 113 der Spulenanordnungen 100, 110 von 2 aufnehmen können. Auch der erste Wicklungsstrang 124 der zweiten Spule und der erste Wicklungsstrang 127 der dritten Spule der Spulenanordnung 120 haben eine derartige Aufnahmeeinrichtung, auch wenn diese aus Übersichtlichkeitsgründen in 8 nicht mit Bezugszeichen versehen ist.The first winding strand 121 the first coil has a receiving device with a first recess 121A , a second recess 121B and a jetty 121C that between the two recesses 121A . 121B is arranged. The recesses 121A . 121B are sized so that they have one of the winding heads 103 or 113 the coil arrangements 100 . 110 from 2 be able to record. Also the first winding strand 124 the second coil and the first phase winding 127 the third coil of the coil assembly 120 have such a recording device, even if they are for clarity in 8th not provided with reference numerals.
Somit ist die erste Spulenanordnung 120 in Y-Richtung in weiten Teilen auf die gleiche Weise ausgestaltet wie die erste Spulenanordnung 100 in X-Richtung. Jedoch ist in 8 der Steg 1213 dem ersten Wicklungsstrang 124 der zweiten Spule zugewandt. Im Unterschied dazu ist der Steg 1013 des ersten Wicklungsstrangs 101 der ersten Spule der Spulenanordnung 100 von 7 von dem ersten Wicklungsstrang 104 der zweiten Spule der Spulenanordnung 100 abgewandt. Dies trägt mit zu einer besonders kompakten Verschachtelung der Spulenanordnungen 100, 110, 120 bei.Thus, the first coil arrangement 120 in the Y direction in large parts in the same manner as the first coil arrangement 100 in X direction. However, in 8th the jetty 1213 the first winding strand 124 facing the second coil. In contrast, the bridge is 1013 of the first phase winding 101 the first coil of the coil assembly 100 from 7 from the first winding strand 104 the second coil of the coil assembly 100 away. This contributes to a particularly compact nesting of the coil arrangements 100 . 110 . 120 at.
9 zeigt die Anordnung von zwei Spulenanordnungen 120 nebeneinander in Kombination mit der Anordnung der Spulenanordnungen 100, 110 von 7. Die rechte Spulenanordnung 120 in 9 kann auch wie eine Spulenanordnung 110 ausgestaltet sein, also keine Aussparungen 1211, 1212 mit Steg 1213 dazwischen aufweisen. 9 shows the arrangement of two coil arrangements 120 side by side in combination with the arrangement of the coil arrangements 100 . 110 from 7 , The right coil arrangement 120 in 9 can also be like a coil arrangement 110 be configured, so no recesses 1211 . 1212 with jetty 1213 in between.
Aus 9 geht die sehr kompakte Verschachtelung der Spulenanordnungen 100, 110, 120 hervor. Der Übersichtlichkeit halber ist der Wicklungskopf 129 jeweils nicht mit einem Bezugszeichen bezeichnet.Out 9 goes the very compact nesting of the coil arrangements 100 . 110 . 120 out. For the sake of clarity, the winding head 129 each not designated by a reference numeral.
10 stellt das Prinzip der Wicklungslagenverbindung der Spulen dar. 1031 stellt die Verbindung der Wicklungsstränge über die Wickelköpfe dar. Somit sind nur die Wicklungsstränge und Wicklungsköpfe miteinander verbunden, wie in 4 und 5 gezeigt. 10 represents the principle of the winding layer connection of the coils. 1031 represents the connection of the winding strands via the winding heads. Thus, only the winding strands and winding heads are connected to each other, as in 4 and 5 shown.
In 11 ist die Verschaltung der einzelnen Spulenanordnungen 100, 110, 120 in Bezug auf die drei Phasen U, V, W veranschaulicht. Genauer gesagt, steht die erste Spule der Spulenanordnung 100 für die Phase U zur Verfügung. Die zweite Spule der Spulenanordnung 100 steht dagegen für die Phase V zur Verfügung. Die dritte Spule der Spulenanordnung 100 steht für die Phase W zur Verfügung. Die erste bis dritte Spule der Spulenanordnungen 110, 120 sind den Phasen U, V, W auf die gleiche Weise zugeordnet. Insbesondere sind die drei Phasen U, V, W der einzelnen Spulenanordnungen 100, 110, 120 in Stern zueinander verschaltet.In 11 is the interconnection of the individual coil arrangements 100 . 110 . 120 with respect to the three phases U, V, W illustrated. More specifically, stands the first coil of the coil assembly 100 available for phase U The second coil of the coil assembly 100 is available for Phase V. The third coil of the coil assembly 100 is available for phase W. The first to third coils of the coil assemblies 110 . 120 are assigned to the phases U, V, W in the same way. In particular, the three phases U, V, W of the individual coil arrangements 100 . 110 . 120 interconnected in star.
Demzufolge ist mit jeder Spulenanordnung 100, 110, 120 eine dreiphasige elektrische Energieversorgung realisiert. In anderen Worten, durch die Spulenanordnungen 100, 110, 120 fließt jeweils ein dreiphasiger Wechselstrom oder Drehstrom als elektrischer Strom I und es liegt eine dreiphasige Wechselspannung als elektrische Spannung U an.Consequently, with each coil arrangement 100 . 110 . 120 realized a three-phase electrical power supply. In other words, through the coil arrangements 100 . 110 . 120 flows in each case a three-phase alternating current or three-phase current as electric current I and there is a three-phase AC voltage as electrical voltage U on.
12 zeigt eine Anordnung von dreiphasigen Spulenanordnungen 100 in X-Richtung und einer dreiphasigen Spulenanordnung 120 in Y-Richtung in auseinandergezogener Darstellung. Die Anordnung ist somit für die Spulenanordnungen 100, 120 des Stators 15 in der gleichen Weise aufgebaut, wie für den Stator 10 von 5 in Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel beschrieben. 12 shows an arrangement of three-phase coil arrangements 100 in the X direction and a three-phase coil arrangement 120 in the Y direction in an exploded view. The arrangement is thus for the coil arrangements 100 . 120 of the stator 15 constructed in the same way as for the stator 10 from 5 described with respect to the first embodiment.
13 zeigt einen Teil der Anordnung von 12 in größerem Detail. Hier ist die Lage der Teilstränge 1031, 1061, 1091 der Wicklungsköpfe 103, 106, 109 in den Wicklungssträngen der Spulenanordnung 120 genauer sichtbar. Noch dazu ist die Lage der Teilstränge 1231, 1261, 1291 der Wicklungsköpfe 123, 126, 129 in den Wicklungssträngen der Spulenanordnung 100 genauer sichtbar. Die Spulenanordnungen 100, 120 haben einen Sternpunkt 18 über welchen die Spulen der Spulenanordnungen 100, 120 im Stern miteinander elektrisch verschaltet sind. 13 shows a part of the arrangement of 12 in greater detail. Here is the location of the substrands 1031 . 1061 . 1091 the winding heads 103 . 106 . 109 in the winding strands of the coil assembly 120 more visible. In addition, the location of the sub strands 1231 . 1261 . 1291 the winding heads 123 . 126 . 129 in the winding strands of the coil assembly 100 more visible. The coil arrangements 100 . 120 have a star point 18 over which the coils of the coil arrangements 100 . 120 are electrically interconnected in the star.
Außerdem sind in 13 am Rand des Stators 15 in der Spulenanordnung 100 jeweils Teilstränge 1131, 1161, 1191 für die weiteren Wicklungsköpfe 113, 116, 119 (7) der hier nicht abgebildeten Spulenanordnung 110 dargestellt. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind die Stränge der zugehörigen Spulen nicht dargestellt: 1131, 1161, 1191 stellen die Wickelköpfe der ausgeblendeten Spulenstränge dar.Also, in 13 at the edge of the stator 15 in the coil arrangement 100 each partial strands 1131 . 1161 . 1191 for the other winding heads 113 . 116 . 119 ( 7 ) of the coil arrangement, not shown here 110 shown. For reasons of clarity, the strands of the associated coils are not shown: 1131 . 1161 . 1191 represent the winding heads of the hidden coil strands.
Mit den zuvor beschriebenen Spulenanordnungen 100, 110, 120 des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann eine Rotation der bewegbaren Elemente 30 realisiert werden.With the coil arrangements described above 100 . 110 . 120 of the present Embodiment may be a rotation of the movable elements 30 will be realized.
Bei einem Verfahren zur Herstellung der Anordnung von Spulen, wie in 7 bis 9 sowie 12 und 13 gezeigt, können die Spulen mittels mehrlagiger Leitungsplatinen, die mit Verbindungselementen 1031, 1231, wie beispielsweise Durchkontaktieren, elektrisch leitend verbunden sind, hergestellt werden wie in Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel bereits erläutert. Die Leitungsplatinen können aufeinandergestapelt werden, so dass sich eine Anordnung ergibt, wie in 7 bis 9 und/oder 12 und 13 dargestellt und zuvor beschrieben.In a method of manufacturing the array of coils, as in 7 to 9 such as 12 and 13 Shown, the coils can be made by means of multi-layered circuit boards, with connecting elements 1031 . 1231 , as for example, by plated-through, are electrically connected, are prepared as already explained with reference to the first embodiment. The circuit boards can be stacked on top of each other, resulting in an arrangement as in 7 to 9 and or 12 and 13 shown and described above.
Auf diese Weise kann eine sehr kompakte Anordnung der Spulen des Stators 15 erreicht werden. Noch dazu ist die kompakte Anordnung der Spulen des Stators 15 so gestaltet, dass sie mit einem industriellen Fertigungsprozess einfach herstellbar ist.In this way, a very compact arrangement of the coils of the stator 15 be achieved. In addition, the compact arrangement of the coils of the stator 15 designed so that it is easy to produce with an industrial manufacturing process.
14 zeigt eine Spulenanordnung für einen Stator 17 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Der Stator 17 kann anstelle eines Stators 15 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in der Maschine 1A und der Transportvorrichtung 2A gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel verwendet werden. 14 shows a coil assembly for a stator 17 according to a third embodiment. The stator 17 can instead of a stator 15 according to the second embodiment in the machine 1A and the transport device 2A be used according to the second embodiment.
Die Spulenanordnung von 14 und somit der Stator 17 hat neben den Spulen in X-Richtung und Y-Richtung noch mindestens eine weitere Spule. In 14 sind hierfür zwei weitere Spulen dargestellt. Die in 14 senkrecht angeordnete weitere Spule hat einen ersten Wicklungsstrang 131, einen zweiten Wicklungsstrang 132, einen ersten Wicklungskopf 133 und einen zweiten Wicklungskopf 1300. Die in 14 horizontal angeordnete weitere Spule hat einen ersten Wicklungsstrang 141, einen zweiten Wicklungsstrang 142, einen ersten Wicklungskopf 143 und einen zweiten Wicklungskopf 1400. Die mindestens eine weitere Spule kann auf dieselbe Weise ausgeführt sein, wie zuvor in Bezug auf die vorangehenden Ausführungsbeispiele beschrieben.The coil arrangement of 14 and thus the stator 17 has next to the coils in the X direction and Y direction still at least one more coil. In 14 For this purpose, two more coils are shown. In the 14 vertically arranged further coil has a first phase winding 131 , a second winding strand 132 , a first winding head 133 and a second winding head 1300 , In the 14 horizontally arranged further coil has a first phase winding 141 , a second winding strand 142 , a first winding head 143 and a second winding head 1400 , The at least one further coil may be implemented in the same way as described above with respect to the preceding embodiments.
Ganz allgemein ist bei dem Stator 17 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die in den vorangehenden Ausführungsbeispielen angeführte X-Y-Spulen Anordnung durch mindestens eine weitere winkelversetzte Spule 131, 132, 133, 1300 oder 141, 142, 143, 1400 ergänzt. Auch diese mindestens eine Spule 131, 132, 133, 1300 oder 141, 142, 143, 1400 ist quer zu der mindestens einen Spule in X-Richtung und der mindestens einen Spule in Y-Richtung angeordnet. Jedoch ist die mindestens eine weitere winkelversetzte Spule 131, 132, 133, 1300 oder 141, 142, 143, 1400 beispielsweise um 45° oder einen beliebigen Wert zwischen 0° und 90° gegenüber den Spulen in X-Richtung oder den Spulen in Y-Richtung angeordnet. Hierbei kann die Windungszahl oder Wicklungszahl der mindestens einen weiteren winkelversetzten Spule 131, 132, 133, 1300 oder 141, 142, 143, 1400 gleich oder auch unterschiedlich zu der Anzahl von Wicklungen der X-Y-Spulen sein. Weitere Spulen, die einen Winkelversatz zu den beiden Spulen aufweisen, sind ebenfalls vorstellbar.In general, the stator 17 According to the present embodiment, the XY coil arrangement mentioned in the preceding embodiments is arranged by at least one further angularly offset coil 131 . 132 . 133 . 1300 or 141 . 142 . 143 . 1400 added. Also this at least one coil 131 . 132 . 133 . 1300 or 141 . 142 . 143 . 1400 is arranged transversely to the at least one coil in the X direction and the at least one coil in the Y direction. However, that is at least one more angularly offset coil 131 . 132 . 133 . 1300 or 141 . 142 . 143 . 1400 for example, arranged at 45 ° or any value between 0 ° and 90 ° relative to the coils in the X direction or the coils in the Y direction. Here, the number of turns or number of turns of the at least one further angularly offset coil 131 . 132 . 133 . 1300 or 141 . 142 . 143 . 1400 may be equal to or different from the number of turns of the XY coils. Other coils that have an angular offset to the two coils are also conceivable.
In einer speziellen Variante kann die mindestens eine weitere winkelversetzte Spule 131, 132, 133, 1300 oder 141, 142, 143, 1400 auch als dreiphasige Spulenanordnung ausgeführt sein, wie in Bezug auf das zweite Ausführungsbeispiel für die Spulenanordnungen 100, 110, 120 beschrieben.In a special variant, the at least one further angularly offset coil 131 . 132 . 133 . 1300 or 141 . 142 . 143 . 1400 also be designed as a three-phase coil arrangement, as in relation to the second embodiment of the coil arrangements 100 . 110 . 120 described.
Mit den weiteren Spulen kann eine Rotation der bewegbaren Elemente 20 sicher realisiert werden.With the other coils, a rotation of the movable elements 20 be realized safely.
In einer Variante des dritten Ausführungsbeispiels ist auch die mindestens eine weitere winkelversetzte Spule 131, 132, 133, 1300 oder 141, 142, 143, 1400 mit den Wicklungen der Spulen in X-Richtung und den Spulen in Y-Richtung verschachtelt. Auch hier kann beispielsweise der erste Wicklungsstrang der mindestens einen weiteren winkelversetzten Spule 131, 132, 133, 1300 oder 141, 142, 143, 1400 eine Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme des Wicklungskopfs aufweisen.In a variant of the third embodiment is also the at least one further angularly offset coil 131 . 132 . 133 . 1300 or 141 . 142 . 143 . 1400 nested with the coils of the coils in the X direction and the coils in the Y direction. Again, for example, the first phase winding of the at least one further angularly offset coil 131 . 132 . 133 . 1300 or 141 . 142 . 143 . 1400 have a receiving device for receiving the winding head.
In einer weiteren Variante des dritten Ausführungsbeispiels ist die mindestens eine weitere winkelversetzte Spule 131, 132, 133, 1300 oder 141, 142, 143, 1400 neben, insbesondere unterhalb oder oberhalb der Wicklungen der Spulen in X-Richtung und der Spulen in Y-Richtung angeordnet. Die mindestens eine weitere winkelversetzte Spule 131, 132, 133, 1300 oder 141, 142, 143, 1400 kann jedoch auch mit allen ihren Wicklungen zwischen zwei Wicklungslagen der mindestens einen Spule in X-Richtung und der mindestens einen Spule in Y-Richtung angeordnet sein.In a further variant of the third embodiment, the at least one further angularly offset coil 131 . 132 . 133 . 1300 or 141 . 142 . 143 . 1400 in addition to, in particular below or above the windings of the coils in the X direction and the coils arranged in the Y direction. The at least one further angularly offset coil 131 . 132 . 133 . 1300 or 141 . 142 . 143 . 1400 However, it can also be arranged with all its windings between two winding layers of the at least one coil in the X direction and the at least one coil in the Y direction.
Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der Maschinen 1, 1A, der Transporteinrichtungen 2, 2A, des zugehörigen Stators 10, 15, 17 und des Verfahrens können einzeln oder in allen möglichen Kombinationen Verwendung finden. Insbesondere können alle Merkmale und/oder Funktionen der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele beliebig kombiniert werden. Zusätzlich sind insbesondere folgende Modifikationen denkbar.All previously described embodiments of the machines 1 . 1A , the transport facilities 2 . 2A , the associated stator 10 . 15 . 17 and the method can be used individually or in all possible combinations. In particular, all features and / or functions of the embodiments described above can be combined as desired. In addition, the following modifications are conceivable, in particular.
Die in den Figuren dargestellten Teile sind schematisch dargestellt und können in der genauen Ausgestaltung von den in den Figuren gezeigten Formen abweichen, solange deren zuvor beschriebenen Funktionen gewährleistet sind.The parts shown in the figures are shown schematically and may differ in the exact embodiment of the shapes shown in the figures, as long as their functions described above are guaranteed.
Die Anzahl der Spulen der Statoren 10, 15, 17 ist beliebig wählbar. Zudem ist die Anzahl der Spulenanordnungen 100, 110, 120 des Stators 15 oder des Stators 17 beliebig wählbar.The number of coils of the stators 10 . 15 . 17 is arbitrary. In addition, the number of coil arrangements 100 . 110 . 120 of the stator 15 or the stator 17 arbitrary.
Außerdem können die Abmessungen der Spulen des Stators 10 in Abhängigkeit von der Größe der bewegbaren Elemente 20 gewählt werden. Außerdem können die Abmessungen der Spulenanordnungen 100, 110, 120 in Abhängigkeit von der Größe der bewegbaren Elemente 20 gewählt werden.In addition, the dimensions of the coils of the stator 10 depending on the size of the movable elements 20 to get voted. In addition, the dimensions of the coil arrangements 100 . 110 . 120 depending on the size of the movable elements 20 to get voted.
Die Ansteuerung der Spulen des Stators 10 ist beliebig wählbar. Noch dazu kann auch die Ansteuerung der Spulen der Spulenanordnungen 100, 110, 120 für die Statoren 15, 17 beliebig gewählt werden. Die Ansteuerung kann insbesondere über eine Software realisiert werden.The control of the coils of the stator 10 is arbitrary. In addition to this, it is also possible to control the coils of the coil arrangements 100 . 110 . 120 for the stators 15 . 17 be chosen arbitrarily. The control can be realized in particular via software.
Außerdem kann die Anzahl der Teilstränge der Wicklungen einer Spule für den Stator 10 und/oder für die Spulenanordnungen 100, 110, 120 der Statoren 15, 17 beliebig gewählt werden.In addition, the number of sub-strands of the windings of a coil for the stator 10 and / or for the coil arrangements 100 . 110 . 120 the stators 15 . 17 be chosen arbitrarily.
Die Gestaltung der Statoren 15, 17 oder von Teilen der Statoren 15, 17 ist in beliebigen Geometrien möglich. Beispielsweise kann der Stator 15 oder der Stator 17 als Dreieck, als Quadrat, als Rechteck, als Sechseck, usw. oder als beliebige Kombinationen davon ausgestaltet sein. Randbedingung hierbei ist nur, dass Anreihungen optimal möglich sind und sich unterschiedlichste Bewegungsräume für die bewegbaren Elemente 20 darstellen lassen.The design of the stators 15 . 17 or parts of the stators 15 . 17 is possible in any geometry. For example, the stator 15 or the stator 17 as a triangle, as a square, as a rectangle, as a hexagon, etc., or as any combinations thereof. The boundary condition here is only that alignments are optimally possible and a wide variety of movement spaces for the movable elements 20 let represent.
